[发明专利]一种会聚角可调无磁飞秒电子源装置

权利要求书

1.一种会聚角可调无磁飞秒电子源装置，其特征在于，包括：真空腔，其腔体上设置有激励光窗口，以及设置于所述真空腔内且中轴线重合并依次间隔排列的光电阴极、栅极、阳极、电会聚镜和电物镜；

所述光电阴极用于在与通过所述激励光窗口照射过来的飞秒激光脉冲发生光电效应后，产生飞秒脉冲电子束；所述光电阴极、所述栅极和所述阳极构成电子加速电极，所述光电阴极和所述阳极之间加电压，用于对所述电子束加速；所述电会聚镜和所述电物镜的电压均可调，用于两次对所述加速的电子束会聚，得到平行束或实际所需会聚角的会聚束电子脉冲；

其中，所述激励光窗口设置于所述光电阴极发射电子形成电子束的一侧，且其中心轴线经过所述光电阴极的中心点，用于导入飞秒激光脉冲，使得所述飞秒激光脉冲以前照明的方式入射到光电阴极表面；

所述装置还包括：固定连接所述光电阴极的真空连通件，其活动设置于所述真空腔上的位于所述光电阴极的与所述栅极相对的一侧；所述真空连通件提供高压接口给所有元件供电；

所述间隔排列具体为毫米级的间隔排列；所述电会聚镜和所述电物镜均为圆管形Einzel电透镜，在实现对电子束脉冲会聚特性调控的前提下，使得整个电子光路可安装在CF法兰密封的真空腔内。

2.根据权利要求1所述的一种会聚角可调无磁飞秒电子源装置，其特征在于，所述装置还包括：设置于所述真空腔内的电偏转组件，其中，所述光电阴极、所述栅极、所述阳极、所述电会聚镜、所述电偏转组件和所述电物镜的中轴线重合并依次间隔排列；

所述电偏转组件用于对经所述电会聚镜一次会聚得到的电子束的传播方向及形状进行微调，以使电子束经所述电物镜二次会聚后在样品处形成所需形状的会聚束电子脉冲。

3.根据权利要求2所述的一种会聚角可调无磁飞秒电子源装置，其特征在于，所述电偏转组件包括：中轴线重合并依次间隔排列的第一准直组件、第二准直组件和第三准直组件；

所述第一准直组件用于为使得经所述电会聚镜一次会聚得到的电子束的方向与中轴线重合而对该电子束的方向粗调；所述第二准直组件用于使得所述粗调后的电子束的方向与所述中轴线重合；所述第三准直组件用于根据实际需要，精调所述电子束的传播方向及形状，以使电子束经所述电物镜二次会聚后在样品处形成所需形状的电子脉冲。

4.根据权利要求3所述的一种会聚角可调无磁飞秒电子源装置，其特征在于，第一准直组件包括中轴线重合并间隔排列的准直孔和电压可调的第一四极校准镜；与所述准直孔相邻的所述第二准直组件包括电压可调的至少两个第二四极校准镜；所述第三准直组件包括电压可调的至少两个八极校准镜。

5.根据权利要求1所述的一种会聚角可调无磁飞秒电子源装置，其特征在于，所述光电阴极的材料为LaB₆单晶颗粒。

6.根据权利要求1所述的一种会聚角可调无磁飞秒电子源装置，其特征在于，所述真空腔内壁设置有磁场屏蔽金属罩。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种会聚角可调无磁飞秒电子源装置，其特征在于，所述真空腔内的真空度小于10^-7Torr，且所述真空腔内所有元件的表面平整度在微米级或以下。

8.根据权利要求1至6任一项所述的一种会聚角可调无磁飞秒电子源装置，其特征在于，所述光电阴极的单晶颗粒直径为15-25μm。

9.根据权利要求1至6任一项所述的一种会聚角可调无磁飞秒电子源装置，其特征在于，所述真空连通件用于在真空腔体上取下以更换光电阴极。